轻小型无人车集成化多电压供电系统的制作方法

1.本发明属于无人车辆电子控制领域，具体涉及一种轻小型无人车集成化多电压供电系统。


背景技术：

2.随着人工智能技术的飞速发展，轻小型无人车如雨后春笋般的进入大力发展的快车道，无人车辆以其高度智能化、自适应性等特点，正逐渐成为国内外汽车行业发展的必然趋势。地面无人车辆总体上按功能分为机动底盘、任务搭载作业、态势与自主感知三大部分，由于轻小型无人车在设计过程中借鉴了大量的民用产品设计理念，故其电子负载特性迥异；主要包括传统的28v控制驱动类设备、12v激光雷达及自主感知类设备以及48v计算机类设备；系统的输入电源为28v蓄电池及发电机双冗余方式；传统的电力传输模式，往往需要多个电力变换单元及电能分配单元来实现不同电压等级的电力变换与传输，造成了轻小型无人车安装空间的拥挤以及成本的增加，因此怎样在有限的空间内实现多电源设备供电的安全可靠分配是轻小型无人车需要解决的首要问题。


技术实现要素：

3.(一)要解决的技术问题
4.本发明要解决的技术问题是：如何提供一种全新的轻小型无人车集成化多电压供电系统，实现对轻小型无人车电能的并网、变换与分配，满足多种电压体制的负载应用，提升系统的空间利用率。
5.(二)技术方案
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种轻小型无人车集成化多电压供电系统，其包括：主控模块、电源并网模块、28v输出驱动模块、24v输出驱动模块、12v输出驱动模块、48v输出驱动模块、电压电流隔离采样模块；
7.其中，所述电源并网模块用于根据来自主控模块的并网控制信号，实现发电机输出及电池输出的并网，并网后的输出电压分别输出给所述28v输出驱动模块、24v输出驱动模块、12v输出驱动模块、48v输出驱动模块；
8.所述主控模块用于实现供电系统对外的总线通信，并用于生成并网控制信号至电源并网模块以实现发电机输出及电池输出的并网，同时还用于生成不同的驱动控制信号至28v输出驱动模块、24v输出驱动模块、12v输出驱动模块以及48v输出驱动模块；
9.所述28v输出驱动模块用于接收主控模块的驱动控制信号，从而实现多路28v负载的驱动与保护控制；
10.所述24v输出驱动模块用于接收主控模块的驱动控制信号，从而实现稳压变换以及多路24v负载的驱动与保护控制；
11.所述12v输出驱动模块用于接收主控模块的驱动控制信号，从而实现稳压变换以及多路12v负载的驱动与保护控制；
12.所述48v输出驱动模块用于接收主控模块的驱动控制信号，从而实现稳压变换以及多路48v负载的驱动与保护控制；
13.所述电压电流隔离采样模块用于实现各驱动负载的电压、电流信息采集，并上传给主控模块。
14.其中，所述28v输出驱动模块用于实现6路28v负载的驱动与保护控制。
15.其中，所述24v输出驱动模块用于实现28/24v的稳压变换。
16.其中，所述24v输出驱动模块用于实现4路24v负载的驱动与保护控制。
17.其中，所述12v输出驱动模块用于实现28/12v的稳压变换。
18.其中，所述12v输出驱动模块用于实现4路12v负载的驱动与保护控制。
19.其中，所述48v输出驱动模块用于实现28/48v的稳压变换。
20.其中，所述48v输出驱动模块用于实现2路48v负载的驱动与保护控制。
21.其中，所述电压电流隔离采样模块通过spi总线，将各驱动负载的电压、电流信息上传给主控模块。
22.其中，所述主控模块还用于接收所述电压电流隔离采集模块反馈的电压、电流信息，从而实现对配电支路过流、短路、过欠压的保护控制。
23.(三)有益效果
24.针对上述问题，申请人结合以往的工程经验，查阅了大量的技术资料，针对轻小型地面无人车的负载特性及安装空间特性，设计出了一种全新的轻小型无人车集成化多电压供电系统。
25.与现有技术相比较，本发明的轻小型无人车集成化多电压供电系统实现了对轻小型无人车电能的并网、变换与分配，满足多种电压体制的负载应用，提升系统的空间利用率，该系统经过了项目台架联调试验，能够满足车辆的使用要求，目前正在随某无人车辆进行验证。
附图说明
26.图1为本发明技术方案原理示意图。
27.图2为本发明技术方案中电源并网模块示意图。
28.图3为本发明技术方案中24v输出驱动模块示意图。
29.图4为本发明技术方案中12v输出驱动模块示意图。
30.图5为本发明技术方案中48v输出驱动模块示意图。
31.图6为本发明技术方案中电压电流隔离采样模块示意图。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
33.为解决现有技术问题，本发明提供一种轻小型无人车集成化多电压供电系统，其包括：主控模块、电源并网模块、28v输出驱动模块、24v输出驱动模块、12v输出驱动模块、48v输出驱动模块、电压电流隔离采样模块；其工作原理框图如图1所示；
34.其中，所述电源并网模块用于根据来自主控模块的并网控制信号，实现发电机输
出及电池输出的并网，并网后的输出电压分别输出给所述28v输出驱动模块、24v输出驱动模块、12v输出驱动模块、48v输出驱动模块；
35.所述主控模块用于实现供电系统对外的总线通信，并用于生成并网控制信号至电源并网模块以实现发电机输出及电池输出的并网，同时还用于生成不同的驱动控制信号至28v输出驱动模块、24v输出驱动模块、12v输出驱动模块以及48v输出驱动模块；
36.所述28v输出驱动模块用于接收主控模块的驱动控制信号，从而实现多路28v负载的驱动与保护控制；
37.所述24v输出驱动模块用于接收主控模块的驱动控制信号，从而实现稳压变换以及多路24v负载的驱动与保护控制；
38.所述12v输出驱动模块用于接收主控模块的驱动控制信号，从而实现稳压变换以及多路12v负载的驱动与保护控制；
39.所述48v输出驱动模块用于接收主控模块的驱动控制信号，从而实现稳压变换以及多路48v负载的驱动与保护控制；
40.所述电压电流隔离采样模块用于实现各驱动负载的电压、电流信息采集，并上传给主控模块。
41.其中，所述28v输出驱动模块用于实现6路28v负载的驱动与保护控制。
42.其中，所述24v输出驱动模块用于实现28/24v的稳压变换。
43.其中，所述24v输出驱动模块用于实现4路24v负载的驱动与保护控制。
44.其中，所述12v输出驱动模块用于实现28/12v的稳压变换。
45.其中，所述12v输出驱动模块用于实现4路12v负载的驱动与保护控制。
46.其中，所述48v输出驱动模块用于实现28/48v的稳压变换。
47.其中，所述48v输出驱动模块用于实现2路48v负载的驱动与保护控制。
48.其中，所述电压电流隔离采样模块通过spi总线，将各驱动负载的电压、电流信息上传给主控模块。
49.其中，所述主控模块还用于接收所述电压电流隔离采集模块反馈的电压、电流信息，从而实现对配电支路过流、短路、过欠压的保护控制。
50.实施例1
51.本实施例的部分原理图如图2
‑
图6所示：
52.(1)电源并网模块
53.如图2所示，电源并网模块主要由r
94
、r
93
、r
103
、e7、c
79
、q4及200a接触器构成，km端接接触器线包的负端，线包的正端接蓄电池的输出端，发电机与电池接接触器的两端。
54.通过控制mos管q4的导通与关断来实现接触器线包负极的通断，从而控制接触器，实现对发电机与电池的电源并网。
55.(2)24v输出驱动模块
56.24v输出驱动模块主要由u3、v6、q1、e4、e3等构成，具体如图3所示。
57.通过对u3的控制实现400w28/24v的稳压变换，通过q1实现对u3的输出控制，将急停信号引到车体上，当负载出现异常紧急情况，需要急停时，可以通过拍下急停按钮的方式实现对u3输出的封锁，从而实现对异常情况下的保护操作；通过v6实现对24v电能的输出控制。
58.(3)12v输出驱动模块
59.12v输出驱动模块主要由u4、n3、q2、e5、e1等构成，具体如图4所示。
60.通过对u4的控制实现100w28/12v的稳压变换，通过q2实现对u4的输出控制，将急停信号引到车体上，当负载出现异常紧急情况，需要急停时，可以通过拍下急停按钮的方式实现对u4输出的封锁，从而实现对异常情况下的保护操作；通过n3实现对12v电能的输出控制。
61.(4)48v输出驱动模块
62.48v输出驱动模块主要由u1、n1、e2等构成，具体如图5所示。
63.通过对u1的控制实现200w28/48v的稳压变换，通过e2实现对u4的输出控制；通过n1实现对48v电能的电流信号转变。
64.(5)电压电流隔离采样模块
65.电压电流隔离采样模块主要由u
10
、u
11
等构成，具体如图6所示。
66.通过u
10
实现外部电流、电压信号的ad采集并转换为spi信号，通过u
11
实现spi信号的总线隔离，从而实现隔离传输。
67.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种轻小型无人车集成化多电压供电系统，其特征在于，其包括：主控模块、电源并网模块、28v输出驱动模块、24v输出驱动模块、12v输出驱动模块、48v输出驱动模块、电压电流隔离采样模块；其中，所述电源并网模块用于根据来自主控模块的并网控制信号，实现发电机输出及电池输出的并网，并网后的输出电压分别输出给所述28v输出驱动模块、24v输出驱动模块、12v输出驱动模块、48v输出驱动模块；所述主控模块用于实现供电系统对外的总线通信，并用于生成并网控制信号至电源并网模块以实现发电机输出及电池输出的并网，同时还用于生成不同的驱动控制信号至28v输出驱动模块、24v输出驱动模块、12v输出驱动模块以及48v输出驱动模块；所述28v输出驱动模块用于接收主控模块的驱动控制信号，从而实现多路28v负载的驱动与保护控制；所述24v输出驱动模块用于接收主控模块的驱动控制信号，从而实现稳压变换以及多路24v负载的驱动与保护控制；所述12v输出驱动模块用于接收主控模块的驱动控制信号，从而实现稳压变换以及多路12v负载的驱动与保护控制；所述48v输出驱动模块用于接收主控模块的驱动控制信号，从而实现稳压变换以及多路48v负载的驱动与保护控制；所述电压电流隔离采样模块用于实现各驱动负载的电压、电流信息采集，并上传给主控模块。2.如权利要求1所述的轻小型无人车集成化多电压供电系统，其特征在于，所述28v输出驱动模块用于实现6路28v负载的驱动与保护控制。3.如权利要求1所述的轻小型无人车集成化多电压供电系统，其特征在于，所述24v输出驱动模块用于实现28/24v的稳压变换。4.如权利要求3所述的轻小型无人车集成化多电压供电系统，其特征在于，所述24v输出驱动模块用于实现4路24v负载的驱动与保护控制。5.如权利要求1所述的轻小型无人车集成化多电压供电系统，其特征在于，所述12v输出驱动模块用于实现28/12v的稳压变换。6.如权利要求5所述的轻小型无人车集成化多电压供电系统，其特征在于，所述12v输出驱动模块用于实现4路12v负载的驱动与保护控制。7.如权利要求1所述的轻小型无人车集成化多电压供电系统，其特征在于，所述48v输出驱动模块用于实现28/48v的稳压变换。8.如权利要求7所述的轻小型无人车集成化多电压供电系统，其特征在于，所述48v输出驱动模块用于实现2路48v负载的驱动与保护控制。9.如权利要求1所述的轻小型无人车集成化多电压供电系统，其特征在于，所述电压电流隔离采样模块通过spi总线，将各驱动负载的电压、电流信息上传给主控模块。10.如权利要求9所述的轻小型无人车集成化多电压供电系统，其特征在于，所述主控模块还用于接收所述电压电流隔离采集模块反馈的电压、电流信息，从而实现对配电支路过流、短路、过欠压的保护控制。
技术总结
本发明属于无人车辆电子控制领域，具体涉及一种轻小型无人车集成化多电压供电系统，其包括：主控模块、电源并网模块、28V输出驱动模块、24V输出驱动模块、12V输出驱动模块、48V输出驱动模块、电压电流隔离采样模块；与现有技术相比较，本发明的轻小型无人车集成化多电压供电系统实现了对轻小型无人车电能的并网、变换与分配，满足多种电压体制的负载应用，提升系统的空间利用率，该系统经过了项目台架联调试验，能够满足车辆的使用要求，目前正在随某无人车辆进行验证。无人车辆进行验证。无人车辆进行验证。


技术研发人员：高峰 李艳明 刘睿 乔凤普 苏勰
受保护的技术使用者：中国北方车辆研究所
技术研发日：2021.03.26
技术公布日：2021/6/29